Составление технологического процесса на поверхностное упрочнение деталей термической химико-термической обработкой

 

Федеральное агентство по образования

 

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

Кафедра «Материаловедение  и композиционные материалы»

 

 

 

 

 

Семестровая работа

 

по материаловедению

 

Тема: «Составление технологического процесса на поверхностное упрочнение деталей термической химико-термической обработкой»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент группы

ИИТ-273, Сницарук Д.Г.

 

Проверил: 

доктор технических наук,

профессор Шморгун В.Г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Волгоград,  2011 г.

 

1) Задание: Какой материал необходимо  использовать для изготовления вала зубчатой передачи диаметром 45 мм, чтобы получить σт ≥ 600 МПа; ψ ≥ 30%? Какая должна быть термообработка, обеспечивающая требуемые свойства и твердость поверхности шейки вала 48…52 HRC?

2) Для изготовления вала зубчатой  передачи диаметром 45 мм, работающего в условиях высоких динамических нагрузок и средних напряжений, я использую сталь 40Х, подвергаемую для необходимой твердости на поверхности 48…52 HRC индукционной закалке на глубину 10% от диаметра вала. Эта сталь предназначена для изготовления осей, валов, вал-шестерней, плунжеров, штоков, коленчатых и кулачковых валов, колец, шпинделей, оправок, реек, зубчатых венцов, болтов, полуосей, втулок и других улучшаемых деталей повышенной прочности. В ее состав входят: 0,36-0,44% С; 0,17-0,37% Si; 0,5-0,8 Mn; 0,8-1,1% Cr

≤0,035% P; ≤0,035% S; ≤0,3% Cu; ≤0,3% Ni; что позволяет заключить, что это сталь высокого качества.

3) В качестве  заготовки используется цилиндрическая  поковка  ГОСТ 2590-88. Такая форма позволяет делать детали с наименьшим количеством отходов. Для облегчения обработки берется в нормализованном состоянии.

4) Технологический процесс упрочнения  состоит из улучшения (закалки с последующим высоким отпуском) для получения вязкой сердцевины и затем нагрева в индукционной печи с последующим охлаждением в масле для получения мартенситного слоя поверх сорбита сердцевины. Закалку проводится при температуре 850 с охлаждением в воде. При нагреве до температуры закалки при переходе через линию Ас1 перлит превращается в аустенит, а при дальнейшем нагреве цементит на поверхности и феррит в более глубоких слоях постепенно переходит в аустенит, завершая превращение выше Ас3. Затем проводится высокий отпуск, приводящий к снятию внутренних напряжений, с последующим охлаждением в масле, что бы исключить хладноломкость, характерную для хромистых сталей. Высокий отпуск приводит к структуре полигонизованного либо рекристаллизованного феррита с глобулярным либо пластинчатым цементитом. 5) При закалке ТВЧ

6) После закалке ТВЧ необходимо сделать низкий отпуск, что бы получить на поверхности высокопрочную структуру мелкоигольчатого мартенсита, это происходит из-за уменьшения тетрагональности мартенсита и внутренних напряжений. Сорбит при этом переходит в сорбит отпуска, который удовлетворяет необходимым механическим требованиям задачи. Низкий отпуск и охлаждение проводятся в защитной эндотермической атмосфере.

7) После термообработки и поверхностного упрочнения получим следующие механический свойства детали: твердость сердцевины 28…30 HRC, твердость на поверхности 48…52 HRC. Механические свойства сердцевины: σТ = 720 МПа; σв = 860; МПа; δ=14%; ψ = 60%; KCV = 1,47 МДж/м²

 

Литература:

1. Лахтин  Ю.М., Леонтьева В.А. Материаловедение. - М.: Металлургия, 1990.- 528с.

2. Термическая  обработка в машиностроении. Справочник.- М.: Машиностроение, 1980.-780с.

3. Шмыков  А.А. Справочник термиста. - М.:Машиностроение,1961.- 496 с.

4. Гуревич Л.М., Составление технологического процесса на поверхностное упрочнение деталей термической химико-термической обработкой. -Волгоград.: ВолгГТУ, 2009. - 30c.